Studierende forschen in der Stratosphäre der Polarregion

Am Freitag, 20. Oktober 2017, soll der Ballon BEXUS 25 mit vier weiteren Experimenten folgen - hier liegt der wissenschaftliche Fokus unter anderem auf der Untersuchung von Weltraumstrahlung. Bei BEXUS 25 sind zwei Studententeams aus Deutschland dabei sowie je ein Team aus Schweden und Großbritannien. Dr. Michael Becker, Leiter des BEXUS-Programms beim DLR Raumfahrtmanagement in Bonn: "Alle Experimente wurden von den Studenten selbst geplant, konstruiert, gebaut und getestet. Das REXUS/BEXUS-Programm bietet damit Studierenden die einzigartige Möglichkeit, ein eigenes Raumfahrtprojekt unter realen Bedingungen umzusetzen."

BEXUS 24: Weltraumstrahlung auf der Spur

Das spanische Team CADMUS (Cloud chamber for high Altitude Detection of Muons Under Special relativity effect) der Polytechnischen Universität von Katalonien hatte das Ziel, Elementarteilchen (Myonen), die sich nahe der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, in der Atmosphäre zu messen. Myonen sind ein Hauptbestandteil der sekundären kosmischen Strahlung. Diese sollen mit einer so genannten Diffusions-Wolkenkammer sichtbar gemacht und damit unter anderem die Effekte von Einsteins spezieller Relativitätstheorie in Bezug auf Teilchen untersucht werden. Durch die Visualisierung des Zerfalls soll die Halbwertszeit der Elementarteilchen ermittelt und Informationen bezüglich der Produkte kosmischer Strahlung und ihrer Zusammensetzung in großen Höhen erlangt werden.

Den Folgen von Weltraumstrahlung für elektronische Speicher ist das Team NEMESYS (Neutron Effects on MEmory SYStems) der Universität Tor Vergata aus Rom auf der Spur. Das Studententeam untersuchte mit seinem Experiment die Effekte von Partikeleinschlägen auf einer Speicherplatine, also den Einfluss der Strahlungsumwelt auf die Fehlerrate im Speicher während der Messung von Umgebungsparametern wie Höhe, Position, Temperatur und der Detektion von "Einschlägen". Elektronische Speicher spielen zum Beispiel als Bauteile in Satelliten eine wichtige Rolle.

Das italienische Team DREX (Deployable Reflector Experiment) der Universität Padova testete die Stabilität einer federbasierten Reflektorantenne in der Stratosphäre. Der Vorteil der Antenne ist ihr sehr geringes Gewicht und die Fähigkeit, einen Reflektor in den unteren Schichten der Atmosphäre zu entfalten. Anwendung finden könnte eine solche Antenne bei zukünftigen Satelliten- und suborbitalen Missionen.

Die Studenten von EXIST (Examination of Infrasound in the Stratosphere and Troposphere) der schwedischen Universität Luleå untersuchten Infraschall in der Stratosphäre und Troposphäre. Die Frequenz von Infraschall liegt unterhalb der menschlichen Hörschwelle von etwa 16 bis 20 Hertz. Infraschall kommt überall in der Natur vor, wird aber auch künstlich erzeugt, beispielsweise im Bergbau oder von Windkraftanlagen. Mit speziellen Messinstrumenten nahm das EXIST-Team bei BEXUS 24 Infraschall auf und analysierte das Infraschall-Spektrum in der Polarregion, um anschließend den Ursprung der Signale zu bestimmen. Die Messung von Infraschall kann zum Beispiel bei der Vorhersage von extremen Wetterbedingungen und Erdbeben helfen.

BEXUS 25: Mikrometeoriten in der Stratosphäre "einsammeln"

Ziel des Studententeams HAMBURG (High Altitude Meteoroids-dust-catching Balloon constrUcted by a Revolutionary Generation) von der Technischen Universität Hamburg-Harburg istr das automatisierte Einsammeln von Eisen-Nickel-haltigen Mikrometeoriten. Mikrometeoriten werden mit einer Größe von unter 100 Mikrometern von Winden in der Atmosphäre aufgetrieben.

Eisen-Nickel-haltige Mikrometeorite sind ferromagnetisch und sollen deshalb während des Flugs von BEXUS 25 in Atmosphärenschichten zwischen 5 und 20 sowie 20 und 30 Kilometern mit starken Magneten eingefangen werden, um ihre Dichteverteilung in der Stratosphäre zu ermitteln. "Außerdem möchten wir die Bestandteile der Mikrometeoriten im Labor analysieren. Diese Informationen dienen nicht nur der Bestimmung des Alters, sondern auch ihrer Herkunft, und erlauben ein besseres Verständnis dieser Partikel in der Atmosphäre. Die größte Herausforderung war dabei das Vermeiden der Kontamination mit Teilchen von der Erde", erklärt Teamleiter Ihsan Kaplan.

Das Team LOTUS_XD (Transmission experiment of University Students - eXtra Data) der Technischen Universität Dresden testet Solarzellen unter Weltraumbedingungen. Während des Fluges mit dem Stratosphärenballon soll untersucht werden, wie sich die Solarzellen - temperaturabhängig - verhalten, die für eine laserbasierte Energieübertragung von einem Satelliten im Orbit zu einem Explorationsfahrzeug geeignet sind. Dabei werden die Solarzellen und die dazugehörende Elektronik Temperaturen von bis zu minus 60 Grad Celsius ausgesetzt. "Das Experiment soll zeigen, dass es möglich ist, im Weltraum mithilfe der Energie von Solarzellen die Elektronik eines Fahrzeugs oder eines Satelliten einzufrieren, wenn diese nicht benötigt wird, und bei Bedarf wieder zu reaktiveren", erläutert Teamleiter Jan Walter den Hintergrund. "Gleichzeitig sollen die Solarzellen für die Übertragung wissenschaftlicher Daten genutzt werden können."

Um Klimaforschung dreht es sich beim Team IRIS (Infra-Red albedo measurements In Stratosphere). Das Schwedische Team der Technischen Universität Luleå untersucht mit seinem Experiment an Bord von BEXUS 25 das Verhältnis von eingehender und reflektierter Sonnenstrahlung der Erde, also das Maß des Rückstrahlungsvermögens. Die gewonnenen Daten sollen eine bessere Fehleranalyse von Messungen mit Satelliten ermögichen, da die BEXUS-Messungen direkt in den dünnen Atmosphärenschichten durchgeführt werden. Die Ergebnisse unterstützen zudem Untersuchungen zur Eisschmelze in den Polarregionen und damit die Frage, wie eine reduzierte Reflektion der Sonnenstrahlung zur Klimaerwärmung beiträgt.

Mit an Bord von BEXUS 25 ist außerdem das Experiment eines Studententeams aus Großbritannien: Die Mitglieder von SUNBYTE von der Universität Sheffield konstruierten ein besonders stabilisiertes Teleskop, um die Sonne automatisch zu "verfolgen" und anschließend in einem speziellen Spektralbereich des Sonnenlichts die Strukturen der obersten Sonnenschicht zu fotografieren. Bereits während des Flugs soll das Experiment Bilder zur Bodenstation senden.

BEXUS: ein Programm für den wissenschaftlichen Nachwuchs